• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Предмет та область визначення теорії систем. Загальна характеристика та особливості складних систем. Структура і компоненти систем

Вступ

Зміст

Харків 2009

Частина 1

ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Факультет “Управління процесами перевезень”

Кафедра “Управління експлуатаційною роботою”

Конспект лекцій для студентів денної і заочної форми навчання та слухачів ІППК з дисципліни

“Основи теорій систем і управління”

Характеристика систем та їх властивості: Конспект лекцій / Т.В.Бутько, О.М.Ходаківський, В.В.Петрушов, В.М.Прохоров. – Харків: УкрДАЗТ, 2009. – 32 с.

У конспекті лекцій визначено предмет та область визначення теорії систем, наведено загальну характеристику та особливості складних систем, структури і компонентів систем, властивості систем, класифікацію систем, основні особливості ієрархічних систем, принципи функціонування систем, а також список контрольних питань і література.

Колектив авторів:

Бутько Тетяна Василівна (д.т.н., проф., завідувач кафедри УЕР), Ходаківський Олексій Миколайович (к.т.н., доцент кафедри УЕР), Петрушов Василь Володимирович (к.т.н., асистент афедри УЕР), Прохоров Віктор Миколайович (асистент кафедри УЕР).

Рецензент

доц. Д.В. Ломотько

Вступ ………………………………………………………………......4

1 Предмет та область визначення теорії систем. Загальна характеристика та особливості складних систем. Структура і компоненти систем. …………………………………………………..5

2 Властивості систем.……...…………….............................................9

3 Характеристика станів системи...…………………………………10

4 Класифікація систем……………………………………..................11

5 Основні особливості ієрархічних систем…………………………14

6 Динамічні системи….………………………………………………15

7 Принципи функціонування системи................................................18

8 Надійність системи……………………..……….………………….21

9 Еволюція систем……………………………………………………25

Список контрольних питань…………………………………………27

Література……………………………………………………………..28

Дисципліна «Основи теорій систем і управління» призначена для ознайомлення студентів з основними принципами функціонування складних систем та їх управління.

В першій частині лекційного курсу викладено основні поняття дисципліни, наведено відомості щодо принципів побудови складних систем, приведені основні структурні схеми, а також типи зв’язків між елементами, що входять до складу системи. Також розглянуто класифікацію систем та їх властивості.

Студентам наведена інформація щодо принципів функціонування, розвитку та еволюції складних систем, а також розглянуто поняття надійності системи та визначення надійності при різних типах відмов у системі. На практичних заняттях студенти закріплюють отримані знання, виконуючи індивідуальні завдання за темою «Методи дослідження складних систем».

Даний конспект лекцій містить 9 тем, які відповідають 18-ти годинам лекційного курсу та 18-ти годинам практичних занять.

Об'єктом вивчення дисципліни є складні динамічні системи.

Предметом вивчення дисципліни є процеси, що відбуваються у складних виробничих системах, оцінка їх стану і динаміки розвитку.

Зміст дисципліни полягає у розкритті теоретичних основ проектування та експлуатації великих і складних систем, методів аналізу станів, оцінки їх характеристик та ефективності. Для освоєння дисципліни необхідні знання з області теорії множин, теорії графів, формальної логіки, дослідження операцій і ін. Ядром курсу є загальна теорія систем (ЗТС).

ЗТС – науковий напрямок, пов'язаний з розробкою сукупності філософських, методологічних, конкретнонаукових і прикладних проблем аналізу і синтезу складних систем довільної природи. ЗТС називають системологією.

Найбільш важливою рисою ЗТС є аналогічність (ізоморфізм) процесів, які протікають у системах різного типу і різної природи. Це дозволяє переносити знання з однієї області в іншу.

В ЗТС виділяють два напрямки:

1) ЗТС розглядається як метатеорія різних системних концепцій, що включає такі поняття як системні принципи, системний підхід, системний аналіз;

2) ЗТС представляє собою математичний апарат, що описує закономірності формування і розвитку будь-яких систем.

Системний підхід – це найбільш загальне поняття у системних дослідженнях, що ґрунтується на комплексному дослідженні як внутрішньої структури і внутрішніх процесів об'єкта, так і його зовнішніх зв'язків, динаміки розвитку і функціонування.

Системний аналіз або аналіз складних систем має на меті розробку на основі системної методології впорядкованої методології досліджень особливо складних і великих систем – об'єктів великого масштабу.

Основні етапи системного аналізу:

1) визначення цілей систем і встановлення їх ієрархій;

2) структуризація: виділення об'єкта дослідження та середовища його існування;

3) розробка математичних моделей, які відбивають зміст цілі;

4) визначення обмежень та умов, які накладаються на систему зовнішнім середовищем;

5) розробка різних засобів досягнення цілі;

6) оцінка варіантів рішень за допомогою комплексу критеріїв;

7) вибір кращого варіанта.

ЗТС базується на трьох постулатах:

1) функціонування системи будь-якої природи може бути описане на основі розгляду формальних структурно-функціональних зв'язків між окремими елементами системи.

2) організація системи може бути визначена на основі спостережень, проведених ззовні за допомогою фіксованих станів тільки тих елементів системи, які безпосередньо взаємодіють з її оточенням.

3) організація системи повністю визначає її функціонування та характер взаємодії із зовнішнім середовищем.

Система та її компоненти. Існує безліч визначень системи. Найпоширеніше: система – це сукупність взаємозалежних елементів, виділена з навколишнього середовища і взаємодіюча з ним як єдине ціле.

Якщо кожна частина системи пов’язана з іншою частиною таким чином, що зміна в одній частині викликає зміну в усіх інших частинах і у всій системі, то кажуть, що вона поводить себе когерентно або як ціле. Якщо частини зовсім не пов'язані між собою, то зміна у кожній частині залежить винятково від цієї частини. Таку поведінку системи називають незалежною або фізично адитивною. Цілісність (когерентність) і незалежність (адитивність) – це не дві окремі властивості, а крайні ступені однієї властивості. Цілісність системи оцінюють мірою системності

, (1)

де – множина необхідних станів;

– множина можливих функціональних станів;

– операція перетинання множин;

– операція об'єднання множин.

Компоненти – це взаємодіючі структури цілісної системи, які підпорядковуються тим же законам, що і вся система. Компонентами можуть бути підсистеми.

Підсистема – це система у системі більш високого порядку.

Елемент (означає кінцевий, неподільний) – це поріг членування у межах даної якості системи, тобто елементарний носій якості.

Відносини між елементами, компонентами, підсистемами і системами реалізуються через зв'язки між ними. Зв'язки можуть бути енергетичними, речовинними, інформаційними, внутрішніми і зовнішніми, прямими і зворотними.

Вхід – місце подавання зовнішнього впливу (вхідного сигналу).

Вихід – місце зняття вихідної характеристики (вихідного сигналу).

Через входи із зовнішнього середовища у певні моменти часу до системи надходить речовина, енергія, інформація; в інші моменти часу результати процесів їхнього перетворення надходять у зовнішнє середовище через виходи. Найбільш типовими є наступні 4 схеми взаємодій:

1) одномірно-одномірна;

2) одномірно-багатомірна;

3) багатомірно-одномірна;

4) багатомірно-багатомірна.

Елементи і компоненти, входи і виходи по різному зв'язані між собою. Існують такі види зв'язків: незамкнуті, замкнуті, складні.

Основні незамкнуті зв'язки:

1) прямий послідовний (простий) зв'язок;

2) зв'язок, що паралельно розподіляє;

3) зв'язок, що паралельно з'єднує;

4) послідовний непрямий зв'язок між системами;

5) паралельний зв'язок з розширенням.

Замкнуті зв'язки формуються за допомогою зворотного зв'язку: тобто зв'язку між входом і виходом одного елемента або системи. Зворотний зв'язок, що зменшує вплив вхідного сигналу на вихідний називається негативним, а який збільшує цей вплив називається позитивним. Негативний зворотний зв'язок сприяє відновленню рівноваги у системі, яка порушена зовнішнім впливом. Позитивний зворотний зв'язок підсилює відхилення від стану рівноваги у системі.

Замкнуті зв'язки бувають наступних типів:

1) власний зворотний зв'язок;

2) прямий зворотний зв'язок;

3) непрямий зворотний зв'язок.

Складні зв'язки. У складних системах виникає безліч комбінацій зв'язків між окремими елементами і підсистемами. Найпоширеніші:

1) зворотній зв'язок, що паралельно розподіляє;

2) зворотній зв'язок, що паралельно по’єднує;

3) паралельно-послідовний зв'язок.

Аналіз елементів, компонентів і зв'язків між ними дозволяє встановити, з чого складається система. А при дослідженні системи важливо знати, як вона організована. Це характеризує структуру і функції системи.

Структура – це внутрішня організація системи, що представляє собою специфічний спосіб взаємозв'язку або взаємодії, що виникає між її компонентами. Структура – це впорядкованість, організованість системи.

Ціль – це майбутній (бажаний) стан системи. Ціль ставиться для даної системи системою більш високого порядку (надсистемою).

Функція – представляється залежністю вихідної характеристики від вхідних сигналів.

Для графічного подання систем використовують структурні і функціональні схеми.

Структурна схема – схематичне зображення взаємодії між елементами, компонентами, підсистемами та зовнішнім середовищем. У структурній схемі вказують всі елементи системи, всі зв'язки між елементами всередині системи та зв'язок окремих елементів із зовнішнім середовищем. Часто структурні схеми представляють у вигляді графів. В організаційних системах часто зустрічаються лінійні, деревоподібні, матричні, мережеві структури і структури зі зворотними зв'язками.

Функціональна схема – це графічне подання функцій системи або її компонентів без відображення їхнього внутрішнього структурування, тобто метою такої схеми є опис функцій прототипу, а кожен компонент є «чорним ящиком». Чорний ящик – це основа макропідходу для аналізу систем, що базується на співвідношенні вхід-вихід.

Читайте також:

1. Active-HDL як сучасна система автоматизованого проектування ВІС.
2. I визначення впливу окремих факторів
3. I. Загальна характеристика політичної та правової думки античної Греції.
4. I. Органи і системи, що забезпечують функцію виділення
5. I. Особливості аферентних і еферентних шляхів вегетативного і соматичного відділів нервової системи
6. II. Анатомічний склад лімфатичної системи
7. II. Бреттон-Вудська система (створена в 1944 р.)
8. II. Визначення мети запровадження конкретної ВЕЗ з ураху­ванням її виду.
9. II. ВИРОБНИЧА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕСІЇ
10. II. Морфофункціональна характеристика відділів головного мозку
11. II. Мотивація навчальної діяльності. Визначення теми і мети уроку
12. III етап. Системний підхід

Переглядів: 868